一种高精度物理量测量装置的制作方法

1.本实用新型属于物理量测量技术领域，具体涉及一种高精度物理量测量装置。


背景技术：

2.惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂。惠斯通电桥是一种检测电路，通过测量电阻的变化从而测量物理量的变化，虽然它的结构简单，但它的准确度和灵敏度都比较高，在科学研究和检测仪器中有广泛的应用。在实际使用中，通常将其中三个电阻值固定，而将另外一个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、pt100等，这时候就可以用电桥来测物理量了。
3.应变仪、磁性电阻元件、半导体压力传感器等常以电桥的方式工作，其驱动方法包括恒压驱动和恒流驱动。对于电桥驱动装置，精确度是衡量其性能的一大重要指标，而提高精确度的源头则是提高参考电压的精确度。对此，本实用新型提出一种精密低电压双极性电桥驱动装置，借助稳压二极管ad589的精确参考电压与其他精密模块的配合，进而大幅度提升在低电压的工作环境下电桥驱动装置的精确度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高精度物理量测量装置。
5.为解决上述技术问题，本实用新型在第一方面提供了一种高精度物理量测量装置，包括电压参考单元、恒流驱动单元、测量单元；所述电压参考单元的输出端与所述恒流驱动单元的输入端相连，用于给所述恒流驱动单元提供参考电压输入；所述测量单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和放大器，所述第一电阻和所述第二电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第三电阻和所述第四电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述放大器的正向输入端相连，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点与所述放大器的反向输入端相连；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻中任一电阻的电阻值随待测物理量变化而规律变化的电阻，其余电阻的电阻值则保持稳定。
6.结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述电压参考单元包括型号为ad589的稳压二极管。
7.结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述恒流驱动单元包括运算放大器ad822和误差低于1％的若干电阻。
8.结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述放大器包括低功耗仪表放大器ad620。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：能精确测量待测物理量。
附图说明
10.图1示出了根据本实用新型一实施例的高精度物理量测量装置的示意图；
11.图2示出了根据本实用新型一实施例的高精度物理量测量装置的电路图。
具体实施方式
12.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。而且所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。
13.在本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
14.本实用新型中出现的不属于实用新型保护客体的内容都是为了使本领域技术人员更容易理解本方案，不应理解为对这些内容寻求保护，且这些内容均属于现有技术。
15.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线通信地连接，也可以是无线通信地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；可以指的上述的一种含义，也可以指的是多种含义。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
16.图1示出了根据本实用新型一实施例的高精度物理量测量装置的示意图。如图1所示，高精度物理量测量装置包括电压参考单元、恒流驱动单元、测量单元；所述电压参考单元的输出端与所述恒流驱动单元的输入端相连，用于给所述恒流驱动单元提供参考电压输入；所述测量单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和放大器，所述第一电阻和所述第二电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第三电阻和所述第四电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述放大器的正向输入端相连，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点与所述放大器的反向输入端相连；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻中任一电阻的电阻值随待测物理量变化而规律变化的电阻，其余电阻的电阻值则保持稳定。
17.所述电压参考单元可以包括型号为ad589的稳压二极管。
18.所述恒流驱动单元可以包括运算放大器ad822和误差低于1％的若干电阻。
19.所述放大器可以包括低功耗仪表放大器ad620。
20.图2示出了根据本实用新型一实施例的高精度物理量测量装置的电路图。如图2所示，电压参考单元由稳压二极管ad589和外围电阻共同组成。稳压二极管ad589是一款双引脚、低成本、温度补偿式带隙基准电压源，可以利用50μa至5.0ma的输入电流提供固定的1.235v参考电压，大大提高装置的精确性。
21.恒流驱动单元由运算放大器ad822与外围电阻组成。所采用的电阻r4
‑
r7均为误差在1％内的电阻。两枚运算放大器依次对参考电压进行放大与反相，随后通过电阻r2和r8实现恒流驱动测量单元。电桥上下端电压为
±
4.5v，精确度高，可作为到adc的参考电压输入端。
22.测量单元由惠斯通电桥、仪表放大器ad620及外围电阻共同组成。固定惠斯通电桥的三个电阻的阻值，利用剩下一个电阻作为传感器，可精确检测待测量的变化。低功耗仪表放大器ad620具有很高的cmrr，能够将检测信号精确放大，从而得到稳定的输出。
23.应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。本实用新型的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。


技术特征：
1.一种高精度物理量测量装置，其特征在于：包括电压参考单元、恒流驱动单元、测量单元；所述电压参考单元的输出端与所述恒流驱动单元的输入端相连，用于给所述恒流驱动单元提供参考电压输入；所述测量单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和放大器，所述第一电阻和所述第二电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第三电阻和所述第四电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述放大器的正向输入端相连，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点与所述放大器的反向输入端相连；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻中任一电阻的电阻值随待测物理量变化而规律变化的电阻，其余电阻的电阻值则保持稳定。2.根据权利要求1所述的高精度物理量测量装置，其特征在于：所述电压参考单元包括型号为ad589的稳压二极管。3.根据权利要求1所述的高精度物理量测量装置，其特征在于：所述恒流驱动单元包括运算放大器ad822和误差低于1％的若干电阻。4.根据权利要求1所述的高精度物理量测量装置，其特征在于：所述放大器包括低功耗仪表放大器ad620。

技术总结
本实用新型提供一种高精度物理量测量装置，包括电压参考单元、恒流驱动单元、测量单元；所述电压参考单元的输出端与所述恒流驱动单元的输入端相连；所述测量单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和放大器，所述第一电阻和所述第二电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第三电阻和所述第四电阻串联形成的串联电路两端分别与所述恒流驱动单元的第一输出端和第二输出端相连，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述放大器的正向输入端相连，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点与所述放大器的反向输入端相连。本实用新型能精确测量待测物理量。实用新型能精确测量待测物理量。实用新型能精确测量待测物理量。


技术研发人员：范辛晨 吕晨威 徐梓云 金伟正
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2021.04.19
技术公布日：2021/11/2